行走速度對赤足足跡特征的影響研究

高 毅，楊文文，李 冬

（1.中國刑事警察學院，遼寧 沈陽110035；2.寧夏回族自治區公安廳 刑偵總隊，寧夏 銀川750000；3.吉林警察學院，吉林 長春130117）

行走速度對赤足足跡特征的影響研究

高 毅1，楊文文2，李 冬3

（1.中國刑事警察學院，遼寧 沈陽110035；2.寧夏回族自治區公安廳 刑偵總隊，寧夏 銀川750000；3.吉林警察學院，吉林 長春130117）

目的 分析影響赤足特征變化的因素，為準確制作赤足足跡樣本提供參考，確保在行走速度變化情況下赤足鑒定意見的科學性和準確性。方法 從赤足的反映形式出發，通過實驗對不同形成條件下赤足整體特征和局部特征進行統計。結果 不同行走速度下，赤足趾、跖、弓、跟主要區域特征均發生一定變化，歸納出不同步速下赤足各部位特征的變化規律特點。結論 對赤足的檢驗鑒定，需結合赤足特征反映，全面分析足跡形成條件，客觀真實的制作足跡樣本，對差異點進行正確分析和合理解釋。

赤足特征；趾區；跖區；弓區；跟區；行走速度

1 概述

足跡，又稱腳印，是人們在日常生活中赤足及其所穿的鞋、襪與地面等物質客體接觸時留下的痕跡特征。刑事案件中所稱的足跡，是指犯罪嫌疑人在實施犯罪行為時，足與地面等物質客體接觸時所留下的痕跡。足跡的研究對象主要是足跡、造痕體、承痕體、作用力。

足跡的分類：一是按照足跡的數量及搭配關系可分為單個足跡和成趟足跡；二是按照足跡的反映質量可分為正常足跡和非正常足跡；三是按照足跡承受客體表面變化可分為立體足跡和平面足跡；四是按照足跡造痕客體可分為赤足足跡和穿鞋、襪足跡。本文所研究的對象即為光腳在承痕客體表面接觸形成的赤足足跡。

在足跡學理論中赤足足跡部位劃分如圖1所示。（1）足趾區（1～7）包括：趾前端，拇趾，第二趾，第三趾，第四趾，小趾，趾節區。（2）足跖區（8～16）包括：跖前緣，跖內緣，第一跖區，第二跖區，第三跖區，第四跖區，第五跖區，跖外緣，跖后緣。（3）足弓區（17～20）包括：弓內緣，弓內側區，弓外側區，弓外緣。（4）足跟區（21～28）包括：跟前緣，跟內緣，跟內側區，跟中心區，跟外側區，跟外緣，跟后側區，跟后緣。

圖1 赤足足跡各部位劃分

2 赤足足型特征

足型特征是指足解剖結構特點在赤足結構特征中能夠反映出來的特征，包括足型整體特征和足型局部特征，足型特征在足跡檢驗中有著重要作用。

2.1 足型整體特征

足型整體特征是指反映足整體解剖結構的特征，主要有：長度特征和寬度特征。

（1）足跡全長測量方法：以赤足足跡最長趾的前緣最凸點和跟后緣最凸點為測量基點，分別過這兩點做足跡中心線的垂直切線，交足跡中心線與兩點，測量這兩點的距離，即為赤足足跡全長（圖2）。

（2）跖寬及跖斜寬測量方法：以跖內外緣凸點為測量基點，兩點之間的距離作為跖區寬度，兩點之間傾斜連線長度即為足跖斜寬（圖3）。

圖2 赤足足跡全長測量示意圖

圖3 跖寬測量方法示意圖

（3）弓寬測量方法：用直尺在垂直足跡中心線方向上，找出弓區最窄處，測量其寬度，即為弓寬（圖4）。

（4）跟寬測量方法：用直尺在足跡中心線垂直方向上，以目測的方法，找出跟區最寬處，直尺與跟內外緣兩交點的距離即為跟寬（圖5）。

圖4 足弓寬測量方法示意圖

圖5 足跟寬測量方法示意圖

2.2 足型局部特征

足型局部特征是指足型中能夠反映出足局部解剖結構的特征，主要包括趾區結構特征、跖區結構特征、弓區結構特征和跟區結構特征，這里以趾區與跖區部分局部特征為例。

趾區結構特征主要包括趾形狀特征（圖6）和足趾間的相互關系特征（圖7），其中常見的趾形狀有圓形、橢圓形、角形以及不規則形，同時趾形狀還包含趾節形態特征；趾排列關系特征又包括平行型、并緊型、放射型和重迭型。

跖區結構特征主要包括跖前緣結構形態特征（圖8）和跖后緣結構形態特征（圖9），以及跖內緣和跖外緣。以跖前后緣為例，其中跖前緣結構形態主要包括：波浪形、弧形、角形、平直形；跖后緣結構形態又包括弧形、凸凹形、平直形及波浪形。

圖6 趾形狀特征

圖7 趾區排列關系特征及其標劃

圖8 跖前緣結構特征

圖9 跖后緣結構特征

3 赤足特征影響因素及檢驗鑒定注意事項

3.1 赤足足跡特征的影響因素

足跡特征的變化有自然因素，也有人為因素，即使在同一個現場，同一個犯罪嫌疑人留下的足跡也可能不盡相同。影響赤足足跡變化的主要因素有：犯罪嫌疑人的心理狀態和偽裝；現場環境以及承痕體的物理性質；不同的負重狀態；不同的行走姿態和行走速度等等。在這里，筆者對研究赤足特征的影響，應緊緊圍繞赤足足跡形成的三要素入手，即造痕體、承痕體和相互作用力。在這里由于造痕體即赤足由于行為人本身的足部骨骼解剖結構短時間內不易發生改變，而承痕客體也能較真實的呈現足跡反映形式的客觀存在，故造成赤足特征變化的主要因素與形成足跡時的受力情況有關，其中，作用力往往由形成足跡時的動作和行走姿態、速度所決定。因此，分析形成足跡的動作以及不同的行走速度對赤足足跡的影響，在赤足樣本制作以及赤足檢驗鑒定中具有重要的作用。

3.2 赤足足跡檢驗鑒定方法及注意事項

在赤足足跡鑒定中，通常通過比對檢驗，對從整體特征到局部特征的全面比較，明確符合點和差異點，為綜合評斷提供重要依據。主要采用的方法有直觀比對法、重合比對法、方位比對法、關系比對法。其中，前兩種方法采用較多。直觀對比法包括引線編號法、虛實線標劃法；重合比對法包括底片重合法、照片重合法、透明塑料片重合法。

由于赤足足跡在現場的出現率常常是夏天高于冬天，南方高于北方，室內高于室外等等。因此，我們在檢驗赤足足跡時，一定要注意赤足出現、遺留的原因和形成條件，以便更全面的分析差異點和符合點的來源，并在此基礎上，模擬現場足跡變化條件，反復制作樣本，并補充新的、質量好的樣本。另外，由于現場足跡的復雜性，使我們對現場足跡形成條件和變化因素的認識有時不很準確，甚至差異很大。因此，捺印樣本的數量要大，變化多種姿勢和動作，考慮到步幅特征對行走速度反應性較好，有條件下，最好捺印成趟足跡樣本。

4 赤足足跡的形態特征觀測

4.1 實驗設計

本文實驗樣本在平面足跡實驗室提取，在6 m長平面足跡承痕臺上遺留成趟足跡樣本，并在步速慢速、中速、快速三種步態下，即控制時間在9s、6s、3s內行進完成。實驗對象均為學院學員，足部無傷病，無足部畸形，每組樣本足跡慢速、中速、大步快速三種速度各提取足跡樣本4枚，每個實驗對象足跡樣本共提取12枚足跡，實驗共收集五組共計60枚赤足足跡樣本。詳細觀測并記錄在不同行走速度下，足跡的趾區、跖區、弓區、跟區的具體變化，為減少實驗誤差，每組樣本足跡三種速度下，前后兩枚足跡樣本予以剔除。

4.2 趾區形態特征觀測

隨著速度增大，趾形狀由圓形逐漸轉變為橢圓形或不規則形，并且趾頭前邊緣虛邊痕跡明顯（圖10~11）。

圖10 慢速趾區形態特征

圖11 快速趾區形態特征

4.3 跖區形態特征觀測

由于足的縱向運動和跖區與承痕體的關系較為密切，跖前緣和跖后緣產生變化，行走速度變大時，跖區與地面接觸時所承受的力變大，致使跖前緣和跖后緣都發生前移現象（圖12~13）。

圖12 慢速跖區形態特征

圖13 快速跖區形態特征

4.4 弓區形態特征觀測

弓區主要變化是隨著行走速度的增大，弓區與地面接觸時間變小，弓內緣外移，弓區面積減少（圖14~15）。

圖14 慢速弓區形態特征

圖15 快速弓區形態特征

4.5 跟區形態特征觀測

慢速時，由于跟區與地面接觸時間長，跟區邊緣形態不清晰，隨著速度增大，跟區邊緣清晰程度變大，并且跟外側區邊緣有變平直的趨勢（圖16~17）。

圖16 慢速跟區形態特征

圖17 快速跟區形態特征

5 赤足各區域實驗數據量化分析

5.1 趾區實驗數據量化分析

從多組實驗數據中，隨機抽取三組樣本的趾區數據，分別測量趾長度，趾寬度和趾間距進行分析比較（表1～3）。

通過以上數據觀測，我們可以發現，隨著速度增大，拇趾的長度是減小的，第二趾有多組樣本趾長變化規律不穩定，第三趾、第四趾、小趾趾長隨著速度的增大有增大的趨勢；五個趾頭的寬度由于其行走方向的受力較大，故對寬度影響也不穩定，而趾間距隨著速度的增大而增大。

通過對表3測量數據的觀察，五組樣本中，中速時跖斜寬最大，慢速跖斜寬比快速時跖斜寬長，這說明當步速較大時，赤足跖區作為主要的支撐受力部位和地面接觸時間變小，從而人體重心左右移動增大，導致行走運動穩定性降低，接觸面積變小。

筆者對該組樣本中的拇趾內緣與跖內緣間距關系數據和小趾外緣與跖外緣間距關系數據也做了比較，如表4所示。

通過對表4測量數據觀測，樣本一在速度增快的情況下，出現斷弓，其余四組樣本隨著速度的增大，弓寬變小，且較為明顯，分析原因為步速變化，導致足底中的跖區及跟區中心加大了支撐力度從而降低了弓區非主要支撐部位的參與程度。隨著速度的變大，拇趾內緣與跖內緣間距變小，小趾與跖外緣間距變小。

表1 樣本一腳區測量數據統計表

表2 樣本二趾區測量數據統計表

表3 樣本五趾區測量數據統計表

表4 樣本一、二、三的趾跖間距測量數據統計表

5.2 跖區實驗數據量化分析

跖區寬度是赤足檢驗中非常重要的量化指標，故我們用該指標來比較說明不同步速導致足底跖區壓力變化對赤足跖區的影響，并從大量實驗數據中，增加隨機抽取樣本數量以增加實效性（表5）。

通過對表5測量數據的觀察，五組樣本所測跖寬，均為正常行走時寬度最大，步速偏慢或偏快對寬度有變小趨勢。

5.3 弓區實驗數據量化分析

同上，弓區不同步速下寬度比較如表6所示。

5.4 跟區實驗數據量化分析

同上，跟區不同步速下寬度比較如表7所示。

表5 不同步速下跖區斜寬測量數據統計表

表6 不同步速下弓區斜寬測量數據統計表

表7 不同步速下跟區斜寬測量數據統計表

6 結果與討論

6.1 行走速度對趾區的影響

隨著速度增大，趾形狀由圓形或規則形態變為橢圓形或不規則形；由于速度變大，行為個體會主觀控制拇趾抓地，導致拇趾長度變小，第三趾、第四趾及由于受力較小，受人為控制程度較低，導致長度增大；同時，隨著速度增加，腳趾向外擴張發散，造成趾間距變大，拇趾內緣與跖內緣間距及小趾外緣與跖外緣間距變小。

6.2 行走速度對跖區的影響

由于足的縱向運動和跖區與承痕體的關系，跖前緣和跖后緣產生變化。隨著速度的變大，跖前緣和跖后緣都發生前移現象，從而導致跖前緣形態發生較大的變化，跖區寬度在正常行走時較為穩定，寬度也最大，而當步速變化時，其寬度均有變小的趨勢。

6.3 行走速度對弓區的影響

隨著行走速度的增加，弓區與地面接觸時間變小，弓區與地面接觸面積減少，弓內緣外移，導致弓寬減小，弓區面積減小。

6.4 行走速度對跟區的影響

行走過程中，跟區最先與地面接觸，隨著速度變大，跟區與地面接觸時所承受的力增大，跟寬及跟區面積有增大趨勢，且跟區邊緣呈現由弧形變為平直形及不規則形態。

由于實驗樣本均取自于警院學員且多為男性，故所包含的樣本范圍具有一定的局限性，而在實驗數據測量中，也難免存在誤差。因此，在對赤足進行檢驗及制作赤足足跡樣本時，還要結合現場環境綜合考慮可能導致犯罪嫌疑人行走速度變化的原因，在現場犯罪心理的變化以及承痕體表面物理性能的差異等因素，全面分析現場足跡與樣本足跡特征符合點與差異點的本質屬性，作出科學合理的解釋，以確保足跡鑒定意見的科學性和準確性。

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（本文編輯：孫年峰）

Study on the Relationship Between Walking Speed and Bare-Footprint’s Characteristics

GAO Yi1，YANG Wen-wen2，LI Dong3
（1.National Police University of China，Shenyang 110035，China;2.Criminal Investigation Corps，Public Security Department of Ningxia Hui Autonomous Region，Yinchuan 750000，China; 3.Police College of Jilin Province，Changchun 130117，China）

Objective Through analyzing the factors that affect the characteristic of bare-footprints，to provide a reference for making accurate bare-footprint samples，thus guaranteeing the objectivity and accuracy of the conclusion on barefoot identitfication when the walking speed changes.Method Based on the reflected forms of barefoot，the overall and partial characteristics of bare-footprints forming under different conditions were recorded and analyzed.Results At different walking speeds，the characteristic of toes，metatarsi，arches and heels all changed in different degrees.The characteristics of different bare-footprints regions at different walk speeds were summarized.Conclusion When we examine and identify the barefoot,we should comprehensively analyze the condition in which the barefoot prints form and make the footprints sample objectively. Meanwhile,the discrepancy should be analyzed and explained.

characteristics of barefoot;toe;metetarsi;arch;heel;walking speed

DF794.1

A

10.3969/j.issn.1671-2072.2016.06.008

1671-2072-（2016）06-0037-08

2016-06-20

吉林省教育廳“十三五”科學技術研究項目（吉教科合字（2016）第559號）；公安部重點實驗室開放課題

高毅（1978—），男，副教授，主要從事足跡檢驗教學、科研和鑒定工作。E-mail：gao_yi7666@sina.com。